JP5653536B2 - LLR calculator and error correction decoding apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、通信システムの受信機が受信した受信信号点のシンボル座標から、送信ビットの信頼度を表すビット対数尤度比(Log‐Likelihood Ratio;以下、LLRと称す)を算出するLLR算出器及びこれを用いた誤り訂正復号装置に関する。 The present invention relates to an LLR calculator that calculates a bit log likelihood ratio (hereinafter referred to as LLR) representing the reliability of transmission bits from symbol coordinates of received signal points received by a receiver of a communication system. And an error correction decoding apparatus using the same.
Low‐Density Parity‐Check(LDPC)符号やターボ符号といった誤り訂正符号の軟判定復号を行うには、図1に示すように、通信システムの受信機が受信した受信信号点のシンボル座標から、送信ビットの信頼度を表すLLRをLLR算出器100で算出し、算出したビットLLRを軟判定誤り訂正復号器110へ入力して誤り訂正復号を行い、推定ビット系列を算出する。
In order to perform soft-decision decoding of an error correction code such as a Low-Density Parity-Check (LDPC) code or a turbo code, as shown in FIG. 1, transmission is performed from symbol coordinates of received signal points received by the receiver of the communication system. The LLR representing the bit reliability is calculated by the
通信システムで用いる変調方式がPhase Shift Keying(PSK)、Amplitude Phase Shift Keying(APSK)やQuadrature amplitude modulation(QAM)といった多値変調方式の場合、1つの送信シンボル点は複数のビットで構成される。そのうちk番目のビットのビットLLRをLkとおくと、Lkは式(1)により算出される。
When the modulation scheme used in the communication system is a multi-level modulation scheme such as Phase Shift Keying (PSK), Amplitude Phase Shift Keying (APSK), or Quadrature Amplitude Modulation (QAM), one transmission symbol point is composed of a plurality of bits. Of these, if the bit LLR of the k-th bit is set to L k , L k is calculated by equation (1).
式(1)のrは受信信号点の位置ベクトル(I座標,Q座標)、siは送信シンボル点の位置ベクトル、Ck,0はk番目のビットが0である送信シンボル点全体の集合、Ck,1はk番目のビットが1である送信シンボル点全体の集合、σは通信路のガウス雑音の標準偏差である。In Expression (1), r is a position vector (I coordinate, Q coordinate) of a received signal point, s i is a position vector of a transmission symbol point, C k, 0 is a set of all transmission symbol points whose k-th bit is 0 , C k, 1 is a set of all transmission symbol points whose k-th bit is 1, and σ is a standard deviation of Gaussian noise in the communication channel.
式(1)でビットLLRを算出するには、指数関数expを計算してそれらを加算した結果に対し対数関数lnを計算しなくてはならず、計算量が膨大となってしまう。この演算を回路で実装するのは回路規模の観点で現実的ではない。 In order to calculate the bit LLR using the equation (1), the exponential function exp must be calculated and the logarithmic function ln must be calculated with respect to the result of adding the exponential function exp. It is not realistic from the viewpoint of circuit scale to implement this calculation by a circuit.
これに対して、例えば非特許文献1では、式(1)で加算するexpのうち、最大値のみを残して他は無視する近似手法が示されている。この近似方法を式で表したのが式(2)である。式(2)のsk,0,minは、k番目のビットが0の送信シンボル点のうちで受信信号点rに最も近い点の位置ベクトルであり、またsk,1,minは、k番目のビットが1の送信シンボル点のうちで受信信号点rに最も近い点のベクトルである。
On the other hand, for example, Non-Patent
非特許文献1の式(2)に基づくLLR算出手法を、多値変調方式の1つである256QAMを例に挙げ、図を用いて説明する。図2のように、256QAMは1シンボルが8ビットa1a2a3・・・a8で構成される多値変調方式で、送信シンボル点は256個である。式(2)に基づいたLLR算出手法は、図3のように、まず受信信号点rから距離に基づいて送信シンボル点sk,0,minとsk,1,minを算出する。これら2つの送信シンボル点を基準点と呼び、また、sk,0,minとsk,1,minの組のようにk番目のビットが0と1の基準点を2つ合わせて基準点ペアと呼ぶことにする。次に、この基準点ペアのそれぞれの基準点に対し、受信信号点rとの距離の2乗を算出する。その後、sk,1,minとrの間の距離の2乗からsk,0,minとrの間の距離の2乗を減算する。そして、その減算結果を2σ2で除算する。この計算を表したのが式(2)である。実際には、各kに対してこのような計算を行い、256QAMの1シンボルを構成する8ビットそれぞれに対するビットLLRの近似値を算出する。非特許文献1の方法で算出したk番目のビットのビットLLRを、以降L1,kと記すこととする。The LLR calculation method based on Equation (2) in
また、非特許文献2には、別のビットLLR算出方法が記載されている。非特許文献2の構成では、図4のように、LLR算出器200の後段のLDPC復号器210からLLR算出器200へフィードバックが設置される。LDPC復号器210はサムプロダクト復号法によりLDPC符号の繰り返し復号を行い、繰り返しを行うたびに得られる復号途中結果(推定ビット列)をLLR算出器200にフィードバックする。
Non-Patent Document 2 describes another bit LLR calculation method. In the configuration of Non-Patent Document 2, feedback is installed from the
非特許文献2では、図4の構成で得られる復号途中結果に基づいて基準点ペアを決定する。基準点ペアをsk,0,dec、sk,1,decとしたとき、式(1)を式(3)のように近似した式でLLRを算出する。なお、sk,0,decはkビット目が0でそれ以外のビットが復号途中結果と同じ値である送信シンボル点、sk,1,decはkビット目が1でそれ以外のビットが復号途中結果と同じ値である送信シンボル点を表す。図5に例を示す。式(3)と式(2)を比較すれば明らかなように、基準点ペアの決定の仕方以外は非特許文献1と非特許文献2とでLLRの算出方法は同じである。非特許文献2の方法で算出されるk番目のビットのビットLLRを、以降L2,kと記すこととする。
In Non-Patent Document 2, a reference point pair is determined based on a decoding intermediate result obtained with the configuration of FIG. When the reference point pair is s k, 0, dec , s k, 1, dec , the LLR is calculated by an equation that approximates equation (1) as equation (3). Note that s k, 0, dec is a transmission symbol point in which the k-th bit is 0 and the other bits have the same value as the decoding result, and sk, 1, dec is the k-th bit and the other bits are This represents a transmission symbol point having the same value as the result of decoding. An example is shown in FIG. As is clear from the comparison of Expression (3) and Expression (2), the
従来のビットLLR算出法は、基準点となる送信シンボル点を2つ指定し、それら以外の送信シンボル点を無視することで近似を行っている。本来の理想的なビットLLR算出式は多値変調方式における全ての送信シンボル点が含まれた式となっており、2つ以外の送信シンボル点を無視することで近似を行う従来近似方法は近似精度が低いという問題があった。また、その結果として軟判定誤り訂正復号器の復号性能に大きな劣化をもたらすという問題があった。 In the conventional bit LLR calculation method, approximation is performed by designating two transmission symbol points as reference points and ignoring other transmission symbol points. The original ideal bit LLR calculation formula is an expression including all transmission symbol points in the multi-level modulation method, and the conventional approximation method in which approximation is performed by ignoring transmission symbol points other than two is approximate. There was a problem of low accuracy. As a result, there has been a problem that the decoding performance of the soft decision error correction decoder is greatly degraded.
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、算出されるLLRの近似精度を向上させることのできるLLR算出器及び誤り訂正復号装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to obtain an LLR calculator and an error correction decoding apparatus capable of improving the approximation accuracy of the calculated LLR.
この発明に係るLLR算出器は、誤り訂正符号化されたビット列が多値変調方式によって変調されて送信された信号を受信する受信機のLLR算出器であって、LLR(対数尤度比)算出対象となるビットが0である送信シンボル点と1である送信シンボル点とを2つずつ選んで2組の基準点ペアを決定する基準点ペア決定部と、2組の基準点ペアそれぞれに対して算出した2つのLLRを、重み付けして加算し、その加算した値に対して場合によっては0となる補正項を加算した値を、2組の基準点ペアに対するLLRとして演算するLLR演算部とを備えたものである。 An LLR calculator according to the present invention is an LLR calculator of a receiver that receives a signal in which an error correction coded bit string is modulated by a multi-level modulation method, and calculates an LLR (log likelihood ratio) A reference point pair determination unit that determines two reference point pairs by selecting two transmission symbol points having a target bit of 0 and one transmission symbol point of 1, and for each of the two reference point pairs An LLR calculation unit that calculates a value obtained by adding the correction term that is zero in some cases to the added value and calculating the LLR for the two reference point pairs. It is equipped with.
この発明のLLR算出器は、LLR算出対象となるビットが0である送信シンボル点と1である送信シンボル点とを2つずつ選んで2組の基準点ペアを決定し、2組の基準点ペアそれぞれに対して算出した2つのLLRを、重み付けして加算し、その加算した値に対して場合によっては0となる補正項を加算した値を、2組の基準点ペアに対するLLRとして演算するようにしたので、算出されるLLRの近似精度を向上させることができる。 The LLR calculator according to the present invention determines two reference point pairs by selecting two transmission symbol points whose bits to be LLR calculation are 0 and two transmission symbol points which are 1, and determines two reference point pairs. Two LLRs calculated for each pair are weighted and added, and a value obtained by adding a correction term that is 0 in some cases to the added value is calculated as an LLR for two pairs of reference points. As a result, the approximation accuracy of the calculated LLR can be improved.
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態1.
多値変調方式と誤り訂正符号を用いて通信を行う通信システムの送信機は、誤り訂正符号で符号化された送信ビット列を多値変調方式で変調し、送信する。受信機では、多値変調方式の復調および誤り訂正符号の復号を行い、送信ビット列を推定した推定ビット列を得る。
本発明は、図1で示したような、LLR算出器100と軟判定誤り訂正復号器110を備えた受信機に関する発明である。Hereinafter, in order to explain the present invention in more detail, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
A transmitter of a communication system that performs communication using a multilevel modulation scheme and an error correction code modulates a transmission bit string encoded with the error correction code by a multilevel modulation scheme and transmits the modulated transmission bit string. The receiver demodulates the multi-level modulation method and decodes the error correction code to obtain an estimated bit string that estimates the transmission bit string.
The present invention relates to a receiver including the
実施の形態1では、2組の基準点ペア(4つの基準点)を用いてビットLLRを算出するLLR算出器について説明する。
LLR算出器の内部構成の説明に先立ち、2組の基準点ペアを用いてLLRを算出することのできるLLR算出式の導出について説明する。
まず、近似劣化のない本来のLLR算出式(1)から、LLR算出に用いたい2組の基準点ペアに関係する指数関数exp以外を全て削除し、式(4)の近似式を得る。
In the first embodiment, an LLR calculator that calculates a bit LLR using two reference point pairs (four reference points) will be described.
Prior to the description of the internal configuration of the LLR calculator, derivation of an LLR calculation formula that can calculate an LLR using two reference point pairs will be described.
First, from the original LLR calculation formula (1) having no approximate deterioration, all but exponential functions exp related to two reference point pairs to be used for LLR calculation are deleted to obtain an approximation formula of Formula (4).
式(1)から式(4)の導出過程において、式(1)から削除するexpの項、つまり、LLR算出に用いる2組の基準点ペアはどれでもよく、また、どの2組の基準点ペアを選んでも同様の形の式となる。以降の近似も含め、各実施の形態ではLLR算出に用いる2組の基準点ペアの選び方を限定するものではない。また、2組の基準点ペアを選ぶ具体的な選び方については、例として後に述べる。 In the derivation process of Equation (1) to Equation (4), the exp term to be deleted from Equation (1), that is, any two reference point pairs used for LLR calculation, and any two reference points Even if you choose a pair, the formula is similar. In each embodiment including the subsequent approximation, the method of selecting two reference point pairs used for LLR calculation is not limited. A specific method of selecting two reference point pairs will be described later as an example.
式(4)は指数関数expの加算結果の対数を算出する必要があり、演算量が大きい。そのため、次に述べる近似式によって演算量を削減する。式(5)、式(6)および式(7)は、式(4)に適用する近似手法を説明した式である。式(5)の左辺は、式(4)の指数関数の変数をxとyで表したものであり、xとyは0以上とする。式(5)の左辺を、右辺下段のように変形する。ただし、min(x、y)はxとyのうちの最小値を表す。
Formula (4) needs to calculate the logarithm of the addition result of the exponential function exp, and the amount of calculation is large. Therefore, the amount of calculation is reduced by the following approximate expression. Expressions (5), (6), and (7) are expressions that describe an approximation method applied to Expression (4). The left side of Expression (5) represents the exponential function variable of Expression (4) by x and y, and x and y are 0 or more. The left side of Expression (5) is transformed as shown in the lower part of the right side. However, min (x, y) represents the minimum value of x and y.
式(5)の変形後に現われるln(1+exp(−|y−x|))は、式(6)の1行目のように0の周りでテイラー展開できる。テイラー展開後の式はt(≧0)が小さいときに3乗以上の次数の項は小さな値となるため、3乗以上の次数の項は無視することにする。しかし、ただ無視するだけでは近似精度の劣化が考えられるため、この劣化を補正するために定数項を追加する。式(6)の1行目に元々あったln2と、近似補正のために追加した定数項を合わせてAと表したのが、式(6)の2行目である。なお、式(6)左辺は変数tの値にかかわらず0以上となるため、右辺も0以上となるように、max(0,A−t/2)とする。max(0,A−t/2)は、0とA−t/2のうちの最大値を表す。 Ln (1 + exp (− | y−x |)) appearing after transformation of Expression (5) can be Taylor-expanded around 0 as in the first line of Expression (6). In terms of the equation after Taylor expansion, when the t (≧ 0) is small, the third-order or higher-order term becomes a small value, so the third-order or higher-order term is ignored. However, since the accuracy of approximation can be degraded by simply ignoring it, a constant term is added to correct this degradation. The second line of equation (6) is a combination of ln2 originally present in the first row of equation (6) and the constant term added for approximation correction, expressed as A. Note that since the left side of Equation (6) is 0 or more regardless of the value of the variable t, max (0, At / 2) is set so that the right side is also 0 or more. max (0, At / 2) represents the maximum value of 0 and At / 2.
定数Aの値の1例として、A=0.9とする。この場合、近似劣化が小さい。また、LLR算出器と軟判定誤り訂正復号器の計算機シミュレーションや実機検証などで、さらに良いAの値を探索して決定してもよい。いずれにしても、本構成はAの値を限定するものではない。
式(5)に式(6)を適用し、式変形を行ったのが式(7)である。
式(7)を式(4)に適用すると式(8)を得る。
As an example of the value of the constant A, A = 0.9. In this case, the approximate deterioration is small. Further, a better value of A may be searched and determined by computer simulation or actual machine verification of the LLR calculator and the soft decision error correction decoder. In any case, this configuration does not limit the value of A.
Formula (7) is obtained by applying Formula (6) to Formula (5) and modifying the formula.
Applying equation (7) to equation (4) yields equation (8).
次に、式(8)を用いてLLRを算出する装置の構成について説明する。図1で示したように、通信システムの受信機にはLLR算出器100と軟判定誤り訂正復号器110が設置される。本実施の形態の構成は、LLR算出器100についての構成である。図6に、その構成を示す。本構成は、2組の基準点ペア決定部101、受信信号点と基準点間の距離の2乗の差算出部102、LLR演算部103、メモリ104とで構成される。
Next, the configuration of an apparatus that calculates the LLR using Equation (8) will be described. As shown in FIG. 1, an
2組の基準点ペア決定部101は、LLR算出対象となるビットが0である送信シンボル点と1である送信シンボル点とを2つずつ選んで2組の基準点ペアを決定する。受信信号点と基準点間の距離の2乗の差算出部102は、受信信号点と基準点間の距離の2乗の差を算出する。LLR演算部103は、受信信号点と基準点間の距離の2乗の差算出部102で算出された値を基準として予め設けられたLLR算出式を用いてLLRを演算する。メモリ104は、2組の基準点ペア決定部101、受信信号点と基準点間の距離の2乗の差算出部102、LLR演算部103の動作中で発生する演算中間値や算出結果を保存する。
The two sets of reference point
次に、実施の形態1のLLR算出器100の動作を説明する。
LLR算出器100には受信信号点のI−Q平面座標が入力される。2組の基準点ペア決定部101では、送信シンボルのkビット目が0の基準点sj,slと、送信シンボルのkビット目が1の基準点s’j,s’lを決定する。2組の基準点の決定は、各kビット目それぞれに対し行う。本発明の対象としているのは、前述したように送信シンボル点が複数のビットからなる多値変調方式による通信システムである。1つのシンボルを構成するビット数は変調方式で異なるが、そのビット数をnとすると、2組の基準点ペア決定部101で求める基準点ペアは計2n組である。ただし、選ばれる基準点は重複することがある。Next, the operation of the
The
2組の基準点ペア決定部101で決定される基準点はどの送信シンボル点であってもよく、決定する方法によらず本構成は実現することができる。例えば、受信信号点の座標からの距離を鑑みて送信シンボル点を選んでもよい。この場合の一例として、kビット目が0の送信シンボル点のうち、最も受信信号点に近い点および2番目に近い点をsj,slとし、kビット目が1の送信シンボル点のうち、最も受信信号点に近い点および2番目に近い点をs’j,s’lとする選び方がある。このような選び方では、どのような場合でも重要な基準点ペアを選択することができ、推定ビットのビット誤り率を低減することができる。The reference point determined by the two sets of reference point
また、図6では、LLR算出器100の入力である受信信号点が2組の基準点ペア決定部101に入力される構成となっているが、本入力の無い構成も可能であり、受信信号によらずに基準点を決定してもよい。例えば、送信される頻度の高い送信シンボル点が予めわかっている場合には、その送信シンボル点を基準点として選ぶ方法がある。このように、送信される頻度の高い送信シンボル点が予めわかっている場合は、受信信号点の座標からの距離を鑑みて送信シンボル点を選択するよりも重要な基準点ペアを選択することができる。いずれにしても2組の基準点ペア決定部101では、送信シンボル点を構成する各ビットに対し2組ずつの基準点ペアを決定する。
In FIG. 6, the reception signal point that is the input of the
次に、受信信号点と基準点間の距離の2乗の差算出部102の動作を説明する。本算出部では、式(8)におけるminとmaxを判定するために次の2つの値を算出する。一つは、kビット目が0の2つの基準点sj,slと受信信号点rとの距離の2乗をそれぞれ求め、それらの差である。具体的な式を式(9)に示す。
また、同様に、kビット目が1の2つの基準点s’j,s’lと受信信号点rとの距離の2乗をそれぞれ求め、それらの差を算出する。これらと同時に、kビット目が0の基準点sj,slのうち受信信号点rに近い方の点を判定し、さらにkビット目が1の基準点s’j,s’lのうち受信信号点rに近い方の点の判定を行う。これらの判定は、受信信号点rとsj,sl(もしくは、s’j,s’l)それぞれとの距離の2乗の差を前記の通り算出すれば、その算出結果の値の正負によって判定できるのは言うまでもない。なお、受信信号点と基準点間の距離の2乗の差算出部102で算出するのは距離の2乗の差の値であり、距離の2乗そのものを算出する必要は必ずしもなく、同値変形した式を用いて差を算出してもよい。Next, the operation of the square
Similarly, k-th bit is determined two reference points s 'j, s' of 1 l and the square of the distance between the received signal point r, respectively, and calculates the difference therebetween. At the same time, a point closer to the reception signal point r is determined among the reference points s j and s l whose k-th bit is 0, and further, of the reference points s ′ j and s ′ l whose k-th bit is 1 The point closer to the reception signal point r is determined. These determinations can be made by calculating the difference between the squares of the distances between the received signal point r and each of s j , s l (or s ′ j , s ′ l ) as described above. Needless to say, it can be determined by. Note that the distance square
例えば、rのI座標とr(I)、Q座標をr(Q)と表し、sj,slのI座標とQ座標も同様に表したとき、式(9)は式(10)のように同値変形でき、式(10)を用いて計算してもよい。このとき、式(10)のsjとslに関する項は受信信号点rに関わらず同じ値となるため、机上で予め数値計算をしておき、その数値を装置に組み込んでおけば回路規模や演算量の削減になる。
E.g., I coordinates r and r (I), the Q coordinate is expressed as r (Q), s j, when also expressed similarly I coordinate and Q coordinate of s l, Equation (9) formula (10) The equivalence deformation can be performed as described above, and the calculation may be performed using Equation (10). At this time, the terms relating to s j and s l in equation (10) have the same value regardless of the reception signal point r. And the amount of calculation is reduced.
なお、以上の2組の基準点ペア決定部101や受信信号点と基準点間の距離の2乗の差算出部102の動作説明では、kビット目に対して説明したが、これらの処理部では送信シンボル点を構成するn個のビットそれぞれに対し、同様の算出を行う。
In the above description of the operations of the two reference point
次に、LLR演算部103の動作を説明する。本算出部は、式(8)に基づきLLRの算出を行う。まず、受信信号点と基準点間の距離の2乗の差算出部102で算出したsj,slのうちのrに近い基準点およびs’j,s’lのうちのrに近い基準点から、式(8)の2つのminを判定する。それぞれのminで採用するのは受信信号点rに近い方の送信シンボル点が含まれる項である。さらに、式(8)の2つのmaxは、受信信号点と基準点間の距離の2乗の差算出部102で算出した、sj,slと受信信号点rとの距離の2乗の差およびs’j,s’lと受信信号点rとの距離の2乗の差とを用いてそれぞれ計算する。なお、通信路のガウス雑音の標準偏差σは別途設置する推定装置を用いて推定した値を用いればよいが、σの推定は難しいため、実験や試験、シミュレーションなどによって予め決定した値をLLR演算部103に設定して式(8)で用いてもよい。以上の動作によってminとmaxを計算し、残りは4則演算を行うことにより式(8)に基づいたLLRを算出する。なお、以上ではkビット目に対して述べたが、LLR演算部103では送信シンボル点を構成する各ビットに対し、以上の算出を行う。Next, the operation of the LLR calculation unit 103 will be described. This calculation unit calculates the LLR based on the equation (8). First, a reference point close to r of s j and s l calculated by the square
メモリ104は、2組の基準点ペア決定部101、受信信号点と基準点間の距離の2乗の差算出部102、LLR演算部103の動作中で発生する演算中間値や算出結果を保存するのに適宜用いる。
The
なお、以上の説明では、sj,slのうちのrに近い基準点およびs’j,s’lのうちのrに近い基準点が不明なことを前提に述べたが、予め判明している場合もある。これは、2組の基準点ペア決定部101において、基準点ペアの決定の基準として受信信号点rからの距離を用いる場合であり、1例として、受信信号点rに最も近くkビット目が0の送信シンボル点を基準点sjとして、受信信号点rに最も近くkビット目が1の送信シンボル点を基準点s’jと決定する場合が挙げられる。sj,s’jが受信信号点に近い点であることが予め判明していれば、式(8)は式(11)のように簡略化可能で、この場合、受信信号点と基準点間の距離の2乗の差算出部102の動作のうち、受信信号点rに近い基準点の算出が省略でき、さらにLLR演算部103の動作の2つのminの判定を省略することができる。
In the above description, the reference point close to r of s j and s l and the reference point close to r of s ′ j and s ′ l are assumed to be unknown. Sometimes it is. This is a case where the distance from the received signal point r is used as a reference for determining the reference point pair in the two sets of reference point
このように、実施の形態1では、理想的なLLR算出式である式(1)を、2組の基準点ペアを用いた近似式で近似することができ、1組の基準点ペアを用いるよりも高い近似精度でLLRを算出することができる。また、2組の基準点ペアを用いるための単純な近似式である式(4)をさらに近似した式(8)を用いてLLRを算出することにより、演算量を削減することができる。さらに、高い近似精度で算出されたLLRにより、軟判定誤り訂正復号器の復号性能を向上することができる。 As described above, in the first embodiment, Formula (1), which is an ideal LLR calculation formula, can be approximated by an approximation formula using two sets of reference point pairs, and one set of reference point pairs is used. LLR can be calculated with higher approximation accuracy. In addition, the amount of calculation can be reduced by calculating the LLR using the equation (8) obtained by further approximating the equation (4), which is a simple approximation equation for using two pairs of reference points. Furthermore, the decoding performance of the soft decision error correction decoder can be improved by the LLR calculated with high approximation accuracy.
以上説明したように、実施の形態1のLLR算出器によれば、誤り訂正符号化されたビット列が多値変調方式によって変調されて送信された信号を受信する受信機のLLR算出器であって、LLR算出対象となるビットが0である送信シンボル点と1である送信シンボル点とを2つずつ選んで2組の基準点ペアを決定する基準点ペア決定部と、受信信号点と対象ビットが同一の基準点の一方との距離の2乗と、受信信号点と対象ビットが同一の基準点の他方との距離の2乗の差を算出する2乗の差算出部と、2乗の差算出部で算出した値を基準にして、予め設けられたLLR算出式を用いてLLRを演算するLLR演算部とを備えたので、算出されるLLRの近似精度を向上させることができる。 As described above, according to the LLR calculator of the first embodiment, an LLR calculator of a receiver that receives a signal that has been transmitted after a bit sequence that has been subjected to error correction coding is modulated by a multi-level modulation scheme. A reference point pair determining unit that selects two reference symbol pairs by selecting two transmission symbol points having a bit subject to LLR calculation of 0 and one of transmission symbol points having a value of 1, a received signal point, and a target bit A square difference calculation unit for calculating a square of a distance between one of the same reference points and a square of a distance between the reception signal point and the other of the reference points having the same target bit; Since the LLR calculation unit that calculates the LLR using the LLR calculation formula provided in advance using the value calculated by the difference calculation unit as a reference, the approximation accuracy of the calculated LLR can be improved.
また、実施の形態1のLLR算出器によれば、LLR演算部は、式(8)を用いて演算を行うようにしたので、LLRの近似精度の向上と演算量の削減を両立させることができる。 Further, according to the LLR calculator of the first embodiment, the LLR calculation unit performs the calculation using the equation (8), so that it is possible to achieve both improvement of the approximation accuracy of the LLR and reduction of the calculation amount. it can.
また、実施の形態1のLLR算出器によれば、基準点ペア決定部は、受信信号点からの距離が最も近い送信シンボル点から、基準点ペアの全てもしくは一部を決定するようにしたので、LLRの近似精度の向上と演算量の削減を両立させることができる。 Further, according to the LLR calculator of the first embodiment, the reference point pair determination unit determines all or a part of the reference point pairs from the transmission symbol points that are closest to the reception signal point. , LLR approximation accuracy can be improved and the amount of calculation can be reduced.
また、実施の形態1のLLR算出器によれば、予め送信される頻度が高いもしくは必ず送信されると判明している送信シンボルを、基準点の全てもしくは一部として決定するようにしたので、LLRの近似精度の向上と演算量の削減を両立させることができる。 Further, according to the LLR calculator of the first embodiment, the transmission symbols that are frequently transmitted in advance or are known to be transmitted are determined as all or part of the reference points. It is possible to improve both the LLR approximation accuracy and reduce the amount of calculation.
実施の形態2.
実施の形態2は、実施の形態1で用いたLLR算出式(8)に対してさらなる近似を行うことにより、演算量の削減を図るようにした例である。Embodiment 2. FIG.
The second embodiment is an example in which the amount of calculation is reduced by further approximating the LLR calculation formula (8) used in the first embodiment.
式(8)の2つのmaxにおいて0が選ばれるか、もう一方の項(σ、定数A、距離の2乗の差を含む項)が選ばれるかは、受信信号点と基準点間の距離の2乗の差および定数Aの値の他に、ガウス雑音の標準偏差σの値が大きく関わっている。標準偏差σが非常に大きい場合、雑音が大きすぎて誤り訂正復号器では訂正しえない誤りが発生してしまう。また、標準偏差σが非常に小さい場合は、雑音が小さく、LLRの算出方式の違いによる誤り訂正復号器の誤り訂正能力への影響が小さく、殆どの誤りが訂正できる。つまり、通信システムが問題とする標準偏差の大きさはその中間であり、そのような水準の標準偏差σにおいては、式(8)の2つのmaxで0が選ばれる可能性は低い。つまり、式(8)のmaxで0が選ばれることを無視し、maxをmax内部の0でない方の項に単に置き換えた式(12)でLLRを算出しても、式(8)からの近似劣化は小さい。また、実際に軟判定誤り訂正復号器と組み合わせて復号性能評価を行っても、式(8)と式(12)とで大きな差は見られない。 Whether 0 is selected for the two max values in Equation (8) or the other term (σ, constant A, a term including the square of the distance) is selected is the distance between the received signal point and the reference point. In addition to the square difference and the value of the constant A, the value of the standard deviation σ of the Gaussian noise is greatly related. When the standard deviation σ is very large, noise is too large and an error that cannot be corrected by the error correction decoder occurs. When the standard deviation σ is very small, the noise is small, and the influence on the error correction capability of the error correction decoder due to the difference in the LLR calculation method is small, so that most errors can be corrected. That is, the magnitude of the standard deviation which is a problem for the communication system is in the middle, and in such a level of standard deviation σ, there is a low possibility that 0 is selected for the two max values in Equation (8). In other words, ignoring the fact that 0 is selected for max in equation (8) and calculating LLR with equation (12) simply replacing max with a non-zero term within max, Approximate degradation is small. Even when the decoding performance evaluation is actually performed in combination with the soft decision error correction decoder, there is no significant difference between Expression (8) and Expression (12).
なお、式(12)は、2つのminそれぞれで選ばれる項がどちらの場合であっても、最下段の式となる。これは2つのminが選びうる4通りの場合それぞれに対して式変形を行えば、簡単に確認できる。 Note that Expression (12) is the lowermost expression regardless of which term is selected for each of the two mins. This can be easily confirmed by changing the formula for each of the four cases in which two mins can be selected.
また、式(12)は式(8)を近似したことによる劣化の他に、式(1)から式(8)を近似するまでの近似劣化も内包しており、場合によっては近似精度が低くなる可能性がある。その場合、式(13)のように、wとBを導入して補正を行い、近似精度を高めることもできる。ここで、wとBの値は計算機シミュレーションなどで探索し決定し、BはB=0として、wのみで補正を行ってもよい。式(13)は、w=1/2、B=0とすれば式(12)となる。ここで、w及び(1−w)が重み付けの値に相当するものであり、w=1/2とした場合が均等に重み付けした場合に相当する。また、Bは、場合によっては0となる補正項に相当するもので、これはBを加算しなくても(B=0としても)よいことを表している。
In addition to the deterioration caused by approximating the expression (8), the expression (12) includes the approximate deterioration until the expression (1) is approximated to the expression (8). In some cases, the approximation accuracy is low. There is a possibility. In that case, as in equation (13), correction can be performed by introducing w and B to improve the approximation accuracy. Here, the values of w and B may be searched and determined by computer simulation or the like, and B may be corrected by using only w, with B = 0. Equation (13) becomes Equation (12) if w = 1/2 and B = 0. Here, w and (1-w) correspond to weighting values, and the case where w = 1/2 corresponds to the case where weighting is performed equally. In addition, B corresponds to a correction term that is 0 in some cases, and this indicates that it is not necessary to add B (even if B = 0).
本実施の形態では、式(12)の最下段及び式(13)をLLR算出に用いたLLR算出器の構成を示す。図7は本実施の形態の構成図である。図示の構成はLLR算出器100の構成であり、2組の基準点ペア決定部101、LLR演算部113、メモリ104で構成される。すなわち、2組の基準点ペア決定部101は、実施の形態1の2組の基準点ペア決定部101と同様に、LLR算出対象となるビットが0である送信シンボル点と1である送信シンボル点とを2つずつ選んで2組の基準点ペアを決定する。また、LLR演算部113は、2組の基準点ペアそれぞれに対して算出した2つのLLRを、重み付けして加算し、その加算した値に対して場合によっては0となる補正項を加算した値を、前記2組の基準点ペアに対するLLRとして演算する。メモリ104は、実施の形態1と同様に、2組の基準点ペア決定部101、LLR演算部113の動作中で発生する演算中間値や算出結果を保存するのに適宜用いる。
In the present embodiment, a configuration of an LLR calculator using the lowermost stage of equation (12) and equation (13) for LLR calculation is shown. FIG. 7 is a configuration diagram of the present embodiment. The configuration shown in the figure is the configuration of the
次に、実施の形態2のLLR算出器の動作について説明する。
2組の基準点ペア決定部101は、LLR算出に用いる2組の基準点ペアを決定する。実施の形態2においても、実施の形態1における2組の基準点ペア決定部101と同様の動作を行うこととする。また、実施の形態1と同様に、2組の基準点ペア決定部101で決定される基準点はどの送信シンボル点であってもよく、決定する方法によらず本構成は実現することができる。Next, the operation of the LLR calculator of the second embodiment will be described.
Two sets of reference point
LLR演算部113は、2組の基準点ペア決定部101で決定した2組の基準点ペアを用いて、式(12)もしくは式(13)に基づいたLLRの算出を行う。その算出の際、演算量を削減するために、式(12)もしくは式(13)を同値変形した式を用いて算出してもよい。また、ルックアップテーブルを利用して算出してもよい。
The
以上の構成によれば、理想的なLLR算出式である式(1)を、2組の基準点ペアを用いた近似式で近似することができ、1組の基準点ペアを用いるよりも高い近似精度でLLRを算出することができる。また、実施の形態1の近似式である式(8)をさらに近似した式(12)もしくは式(13)を用いてLLRを算出することにより、演算量を削減することができる。さらに、2組の基準点ペアを用いた高い近似精度の近似式で算出されたLLRにより、軟判定誤り訂正復号器の復号性能を向上することができる。 According to the above configuration, Formula (1), which is an ideal LLR calculation formula, can be approximated by an approximation formula using two sets of reference point pairs, which is higher than using one set of reference point pairs. LLR can be calculated with approximate accuracy. Further, the amount of calculation can be reduced by calculating the LLR using the equation (12) or the equation (13) obtained by further approximating the equation (8) which is the approximate equation of the first embodiment. Furthermore, the decoding performance of the soft decision error correction decoder can be improved by the LLR calculated by the approximate expression with high approximation accuracy using two reference point pairs.
以上説明したように、実施の形態2のLLR算出器によれば、誤り訂正符号化されたビット列が多値変調方式によって変調されて送信された信号を受信する受信機のLLR算出器であって、LLR算出対象となるビットが0である送信シンボル点と1である送信シンボル点とを2つずつ選んで2組の基準点ペアを決定する基準点ペア決定部と、2組の基準点ペアそれぞれに対して算出した2つのLLRを、重み付けして加算し、その加算した値に対して場合によっては0となる補正項を加算した値を、2組の基準点ペアに対するLLRとして演算するLLR演算部とを備えたので、LLRの近似精度の向上と演算量の削減を両立させることができる。 As described above, according to the LLR calculator of the second embodiment, an LLR calculator of a receiver that receives a signal that is transmitted after a bit string that has been subjected to error correction coding is modulated by a multi-level modulation method. , A reference point pair determination unit that determines two reference point pairs by selecting two transmission symbol points having 0 bits for LLR calculation and two transmission symbol points having a bit of 1, and two reference point pairs Two LLRs calculated for each are weighted and added, and a value obtained by adding a correction term that is 0 in some cases to the added value is calculated as an LLR for two reference point pairs. Since the calculation unit is provided, it is possible to improve both the LLR approximation accuracy and the calculation amount.
また、実施の形態2のLLR算出器によれば、LLR演算部は、2つのLLRに対して均等に重み付けを行うようにしたので、LLRの近似精度の向上と演算量の削減を両立させることができる。 In addition, according to the LLR calculator of the second embodiment, the LLR calculation unit weights the two LLRs equally, so both improvement of the approximation accuracy of the LLR and reduction of the calculation amount are achieved. Can do.
実施の形態3.
以上説明した実施の形態1及び2は2組の基準点ペアを用いてLLRを算出するようにしたものであるが、実施の形態3では具体的な基準点ペアの決定方法を示す。図8に実施の形態3の構成を示す。図8の構成は、LLR算出器100と軟判定誤り訂正復号器120が設置された誤り訂正復号装置を示している。実施の形態1や2と異なるのは、軟判定誤り訂正復号器120からLLR算出器100に対し、復号途中結果をフィードバックするよう構成されていることである。Embodiment 3 FIG.
In the first and second embodiments described above, the LLR is calculated using two reference point pairs. In the third embodiment, a specific method for determining a reference point pair will be described. FIG. 8 shows the configuration of the third embodiment. The configuration of FIG. 8 shows an error correction decoding apparatus in which an
以下、実施の形態3をさらに詳細に説明する。
LLR算出器100は、基準点の決定の仕方以外は、実施の形態1および実施の形態2と同様の動作を行い、2組の基準点ペアを用いてLLRの算出を行う。
軟判定誤り訂正復号器120は、LLR算出器100で算出したLLRを入力として軟判定復号を行い、推定ビット列を出力する。また、後述する復号途中結果をLLR算出器100にフィードバックする。Hereinafter, the third embodiment will be described in more detail.
The
The soft decision
実施の形態3では、LLR算出器100と軟判定誤り訂正復号器120が交互に動作を行い、繰り返し復号を行う。LLR算出器100が最初に受信信号を受け取った時点では、軟判定誤り訂正復号器からフィードバックされた情報は当然ないため、実施の形態1や実施の形態2と同様の動作をする。次に、軟判定誤り訂正復号器120は、軟判定誤り訂正復号を行って得た復号途中結果をLLR算出器100へフィードバックする。復号途中結果を受け取ったLLR算出器100は、2組の基準点ペアの決定にフィードバックされた復号途中結果の情報を用い、その2組の基準点ペアを用いてLLRの算出を行う。以上の動作を繰り返し、規定の回数に達したら、軟判定誤り訂正復号器120から推定ビット列を出力する。
In the third embodiment, the
ここで、軟判定誤り訂正復号器120で実装される誤り訂正符号は軟判定復号が可能な符号であればどんな誤り訂正符号でもよく、そのような符号の例として、LDPC符号、ターボ符号、畳み込み符号、リードソロモン符号、BCH符号がある。なお、原理上、現在知られている線形ブロック符号や畳込み符号のほとんどは軟判定復号を行うことができる。
Here, the error correction code implemented in the soft decision
軟判定誤り訂正復号器120がフィードバックする復号途中結果は、LDPC符号やターボ符号の繰り返し復号における途中の結果でもよいし、BCH符号等を復号した結果でもよい。復号途中結果の“途中”とは、本構成におけるLLR算出器100と軟判定誤り訂正復号器120とが繰り返し動作し、規定の回数に到達するまでの“途中”であり、軟判定誤り訂正復号器120単体が動作する際における途中を指すものではない。
The intermediate decoding result fed back by the soft decision
復号途中結果としてフィードバックする情報は、軟判定誤り訂正復号器120が復号した結果のビット系列でも良いし、入力されたLLRを元に算出した確率情報でもよい。確率情報の具体的な例として、軟判定復号の結果得られるLLR(本分野では事後値と呼ばれる)や事後値から入力のLLRを差し引いた値である事前値が考えられる。
The information fed back as a result of decoding may be a bit sequence resulting from decoding by the soft decision
このように、実施の形態3では、軟判定誤り訂正復号器120によってビット誤りの一部または全部が訂正された復号途中結果の情報を用いて基準点を決定することができ、受信信号点だけから基準点を決定するのと比べ、より重要な基準点(送信機で送信されたビット列に近い基準点)を選び、決定することができる。その結果、算出されるLLRの近似精度を高めることができ、最終的に本構成の誤り訂正復号装置から出力される誤り訂正復号結果である推定ビットのビット誤り率低減を行うことができる。
As described above, in the third embodiment, the reference point can be determined by using the decoding result information in which part or all of the bit error is corrected by the soft decision
次に、実施の形態3における誤り訂正復号装置の一例として、LLR算出器100の内部構成を図9に示す。図示のLLR算出器100は、2組の基準点ペア決定部121、LLR演算部113、メモリ104とで構成される。また、軟判定誤り訂正復号器120から2組の基準点ペア決定部121に復号途中結果のフィードバックが行われるよう構成されている。本構成でフィードバックされる復号途中結果は、軟判定誤り訂正復号器120の復号結果であるビット列、もしくはLDPC符号やターボ符号などを繰り返し演算によって復号する場合において、軟判定誤り訂正復号器120内部の繰り返し演算の回数が規定数に達して算出されるビット列とする。当然ながら、繰り返し演算を1回のみ行って得た復号結果でもよい。
Next, as an example of the error correction decoding apparatus according to Embodiment 3, the internal configuration of
次に、図9に示した誤り訂正復号装置の動作について説明する。
2組の基準点ペア決定部121は、軟判定誤り訂正復号器120からフィードバックされた復号途中結果に基づいて基準点のペアを1組または2組決定する(フィードバックに基づいて1組を決定した場合、それ以外の方法でもう1組を決定し、合計2組の基準点ペアとなるようにする)。例えば、非特許文献1の方法で決定する基準点ペアと、フィードバックを用いて非特許文献2の方法で決定する基準点ペアを、2組の基準点ペアとして決定する。この場合,LLR演算部113におけるkビット目のLLR Lkの算出式は、[背景技術]で説明したL1,kとL2,kとを用いて式(14)のように表せる。式(14)のw、Bは、式(13)と同様、近似劣化の補正を行うために導入したものである。w=1/2およびB=0とすれば、式(12)に対応する本実施の形態におけるLLR算出式となる。
Next, the operation of the error correction decoding apparatus shown in FIG. 9 will be described.
The two sets of reference point
当然のことながら、別の方法で決定した2組の基準点ペアでも誤り訂正復号装置を構成することは可能であり、例えば、復号途中結果に対応する送信シンボル点の近傍から、基準点ペアを選び決定してもよい。また、軟判定誤り訂正復号器120が復号途中結果として各ビットの確率情報をフィードバックするとして、その確率情報を元にして送信シンボル点ごとの送信確率を算出し、その確率が最も高い送信シンボル点から順番に基準点を選んでもよい。
As a matter of course, it is possible to configure an error correction decoding apparatus with two reference point pairs determined by another method. For example, a reference point pair is determined from the vicinity of a transmission symbol point corresponding to a decoding intermediate result. You may choose and decide. Further, assuming that the soft decision
LLR演算部113は、実施の形態2のLLR演算部113(図7)と同様の動作を行うが、2組の基準点ペア決定部121で1例として挙げた2組の基準点ペアに対しては式(14)でLLRを算出する。
The
実施の形態3では、実施の形態1,2とは異なり、フィードバックに基づきLLRの算出を何度も繰り返す。その繰り返しの途上において、式(13)および式(14)のwとBを変化させ、異なる値を繰り返し回数に応じて使い分けることにより近似精度をより高めることもできる。なお、メモリ104は実施の形態1,2と同様の動作をする。
In the third embodiment, unlike the first and second embodiments, the calculation of the LLR is repeated many times based on feedback. In the course of the repetition, the approximation accuracy can be further improved by changing w and B in Expression (13) and Expression (14) and using different values depending on the number of repetitions. Note that the
以上のような構成によれば、軟判定誤り訂正復号器120によって誤りの一部または全部が訂正されたビット列、もしくは確率情報を基にして基準点を決定することができ、受信信号点だけから基準点を決定するのと比べ、より重要な基準点(送信機で送信されたビット列に近い基準点)を選び、決定することができる。その結果、算出されるLLRの近似精度を高めることができ、最終的に本構成の誤り訂正復号装置から出力される誤り訂正復号結果である推定ビットのビット誤り率低減を行うことができる。
According to the above configuration, the reference point can be determined based on the bit string in which part or all of the errors are corrected by the soft decision
実施の形態3におけるLLR算出器100は図9の構成に限定されない。図9以外の一例として図10にその構成を示す。
図10の構成におけるLLR算出器100は、2組の基準点ペア決定部121、受信信号点と基準点間の距離の2乗の差算出部102、LLR演算部103、メモリ104とで構成される。フィードバックの構成は図9の場合と同様である。The
The
図10に示す誤り訂正復号装置の動作は以下の通りである。
2組の基準点ペア決定部121は、図9における2組の基準点ペア決定部121と同様の動作を行う。また、受信信号点と基準点間の距離の2乗の差算出部102は、実施の形態1の受信信号点と基準点間の距離の2乗の差算出部102(図6参照)と同様の動作を行う。さらに、LLR演算部103の動作は実施の形態1におけるLLR演算部103(図6)と同様である。また、メモリ104は実施の形態1と同様の動作を行う。
図10に示す誤り訂正復号装置は、図9に示す誤り訂正復号装置と同様の効果が得られる。また、より近似精度の高い式(8)によりLLRを算出することにより、図9の構成よりも高い近似精度のLLRを算出することもできる。The operation of the error correction decoding apparatus shown in FIG. 10 is as follows.
The two sets of reference point
The error correction decoding apparatus shown in FIG. 10 can obtain the same effects as the error correction decoding apparatus shown in FIG. Further, by calculating the LLR using the higher approximation accuracy (8), it is possible to calculate the LLR with higher approximation accuracy than the configuration of FIG.
以上説明したように、実施の形態3の誤り訂正復号装置によれば、実施の形態1または2のLLR算出器と、LLR算出器からのLLR算出結果に基づいて誤り訂正復号を行う軟判定誤り訂正復号器とを備え、LLR算出装置は、基準点ペアの少なくとも一部を軟判定誤り訂正復号器における誤り訂正復号途中結果に基づいて決定するようにしたので、推定ビットのビット誤り率低減を行うことができる。 As described above, according to the error correction decoding apparatus of the third embodiment, the LLR calculator of the first or second embodiment and the soft decision error for performing error correction decoding based on the LLR calculation result from the LLR calculator Since the LLR calculation device includes at least a part of the reference point pair based on the error correction decoding intermediate result in the soft decision error correction decoder, the LLR calculation device reduces the bit error rate of the estimated bits. It can be carried out.
また、実施の形態3の誤り訂正復号装置によれば、規定回数繰り返した後に軟判定誤り訂正復号器から最終的な復号結果を出力するようにしたので、推定ビットのビット誤り率の低い誤り訂正復号結果を出力することができる。 In addition, according to the error correction decoding apparatus of the third embodiment, since the final decoding result is output from the soft decision error correction decoder after repeating the specified number of times, error correction with a low bit error rate of the estimated bits is performed. The decoding result can be output.
実施の形態4.
以上の実施の形態では、2組の基準点ペアを用いてLLRを算出する構成について述べた。しかし、基準点ペアは3組以上であってもよく、このような例を実施の形態3として次に説明する。Embodiment 4 FIG.
In the above embodiment, the configuration for calculating the LLR using the two reference point pairs has been described. However, there may be three or more reference point pairs. Such an example will be described below as a third embodiment.
まず、近似劣化のない本来のLLR算出式(1)から、LLR算出に用いる3組の基準点ペアに関係する指数関数expのみを残して削除し、式(15)の近似式を得る。
式(1)から式(15)の導出において、式(1)から削除するexpの項、つまり、LLR算出に用いる3組の基準点ペアはどれでもよく、またどの3組の基準点ペアを選んでも同様の形の式となる。以降の近似も含め、本実施の形態ではLLR算出に用いる3組の基準点ペアの選び方を限定するものではない。また、3組の基準点ペアを具体的にどう選ぶかについては例を挙げて述べる。First, from the original LLR calculation formula (1) having no approximate deterioration, only the exponential function exp related to the three reference point pairs used for the LLR calculation is deleted, and an approximation formula of Formula (15) is obtained.
In the derivation of the equation (15) from the equation (1), the exp term to be deleted from the equation (1), that is, any of the three reference point pairs used for the LLR calculation, and any of the three reference point pairs Even if you choose, the formula will be similar. In the present embodiment, including the subsequent approximation, the method of selecting the three reference point pairs used for the LLR calculation is not limited. An example of how to select the three reference point pairs will be described.
式(15)をさらに近似する。式(16)は式(15)のexpの変数をx,y,z(x≧0,y≧0,z≧0)を用いて表して、式(5)と式(6)によって近似したものである。ただし、x=min(x,y,z)とする。また、実施の形態2の式(12)で行ったのと同様の近似を行い、式(6)のmaxの判定を0ではない方の項が選ばれるものとして近似した。
Equation (15) is further approximated. The expression (16) expresses the exp variable of the expression (15) using x, y, z (x ≧ 0, y ≧ 0, z ≧ 0), and is approximated by the expressions (5) and (6). Is. However, x = min (x, y, z). Further, the same approximation as that performed in Expression (12) of Embodiment 2 was performed, and the determination of max in Expression (6) was approximated assuming that the non-zero term was selected.
式(16)を用いて式(15)を近似したのが式(17)である。ただし、sj,sl,shのうちで最も受信信号点に近い送信シンボル点をsjとし、同様にs’j,s’l,s’hのうちで最も受信信号点に近い送信シンボル点をs’jとした。
Equation (17) is obtained by approximating equation (15) using equation (16). However, s j, s l, transmission symbol point and s j closest to the received signal point of s h, similarly s' j, s' l, transmission closest to the received signal point of the s' h a symbol point was s' j.
実施の形態2と同様に、式(17)に近似劣化の補正パラメータu、v、Cを導入した式(18)を用いてLLRの算出を行ってもよい。なお、式中のCが「場合によっては0となる補正項」に相当する。
Similarly to the second embodiment, the LLR may be calculated using Expression (18) in which correction parameters u, v, and C for approximate deterioration are introduced into Expression (17). Note that C in the equation corresponds to “a correction term that is 0 in some cases”.
また、同様の近似手法によって、4組以上の基準点ペアを用いたLLR算出式も導出可能である。4組以上の全てに対して近似式を書くことは省略するが、以上の説明の範囲内の手法で導出することが可能である。 In addition, an LLR calculation formula using four or more reference point pairs can be derived by a similar approximation method. Writing approximate expressions for all of the four or more sets is omitted, but it is possible to derive them by a method within the scope of the above description.
次に、実施の形態3におけるLLR算出器100を説明する。実施の形態3のLLR算出器100は、式(17)および式(18)を用いてLLRを算出するものであり、その構成を図11に示す。
Next, the
図11のLLR算出器100は、3組の基準点ペア決定部105、LLR演算部133、メモリ104で構成される。
3組の基準点ペア決定部105は、LLR算出に用いる3組の基準点ペアを決定する。ここで決定する3組の基準点ペアは、どの3組であってもよい。決定方法の例として、これまでの実施の形態で述べた基準点ペアの決定方法の例を組み合わせて3組としたものが該当する。LLR演算部133は、3組の基準点ペア決定部105で決定した3組の基準点ペアを用いて、式(17)もしくは式(18)によってLLRを算出する。ただし、3組の基準点ペアのうちで最も受信信号点に近い基準点を1組判別してからでないと式(17)および式(18)は適用できない。なお、予めそのような基準点ペアが判明している場合には、この判別に掛かる計算は必要ない。また、メモリ104はこれまでの実施の形態と同様に、各部の演算中間値や演算結果を保存する。The
The three sets of reference point
このように、実施の形態4では、理想的なLLR算出式である式(1)を、3組の基準点ペアを用いた近似式で近似することができ、1組ないし2組の基準点ペアを用いるよりも高い近似精度でLLRを算出することができる。さらに、高い近似精度で算出されたLLRにより、軟判定誤り訂正復号器の復号性能を向上することができる。 As described above, in the fourth embodiment, Formula (1), which is an ideal LLR calculation formula, can be approximated by an approximation formula using three sets of reference points, and one or two sets of reference points can be approximated. The LLR can be calculated with higher approximation accuracy than using the pair. Furthermore, the decoding performance of the soft decision error correction decoder can be improved by the LLR calculated with high approximation accuracy.
以上説明したように、実施の形態4のLLR算出器によれば、誤り訂正符号化されたビット列が多値変調方式によって変調されて送信された信号を受信する受信機のLLR算出器であって、LLR算出対象となるビットが0である送信シンボル点と1である送信シンボル点とを3つずつ選んで3組の基準点ペアとする基準点ペア決定部と、3組の基準点ペアそれぞれに対して算出した3つのLLRを、重み付けして加算し、その加算した値に対して場合によっては0となる補正項を加算した値を、3組の基準点ペアに対するLLRとして演算するLLR演算部とを備えたので、算出されるLLRの近似精度をさらに向上させることができる。 As described above, according to the LLR calculator of the fourth embodiment, an LLR calculator of a receiver that receives a signal that is transmitted by modulating a bit sequence that has been subjected to error correction coding by a multi-level modulation method. , A reference point pair determination unit that selects three transmission symbol points having 0 bits for LLR calculation and one transmission symbol point having 1 as a reference point pair, and sets three reference point pairs, respectively. LLR calculation for adding three weighted LLRs calculated with respect to the value, and adding a correction term that is 0 in some cases to the added value as an LLR for three reference point pairs The approximate accuracy of the calculated LLR can be further improved.
また、実施の形態4のLLR算出器によれば、誤り訂正符号化されたビット列が多値変調方式によって変調されて送信された信号を受信する受信機のLLR算出器であって、LLR算出対象となるビットが0である送信シンボル点と1である送信シンボル点とを4つ以上ずつ選んで複数組の基準点ペアとする基準点ペア決定部と、複数組の基準点ペアそれぞれに対して算出したLLRを、重み付けして加算し、その加算した値に対して場合によっては0となる補正項を加算した値を、LLRとして演算するLLR演算部とを備えたので、算出されるLLRの近似精度をさらに向上させることができる。 Further, according to the LLR calculator of the fourth embodiment, an LLR calculator of a receiver that receives a signal in which a bit string that has been subjected to error correction coding is modulated by a multi-level modulation scheme and that is transmitted. A reference point pair determining unit that selects four or more transmission symbol points having a bit of 0 and a transmission symbol point of 1 as a plurality of reference point pairs, and a plurality of reference point pairs. Since the calculated LLR is weighted and added, and an LLR calculation unit that calculates a value obtained by adding a correction term that becomes 0 to the added value in some cases as an LLR, the LLR is calculated. The approximation accuracy can be further improved.
実施の形態5.
実施の形態3では軟判定誤り訂正復号器からのフィードバックを用いて2組の基準点を決定したが、実施の形態5ではフィードバックを用いて3組の基準点ペアを決定し、LLRを算出する構成に関するものである。Embodiment 5 FIG.
In the third embodiment, two sets of reference points are determined using feedback from the soft decision error correction decoder, but in the fifth embodiment, three reference point pairs are determined using feedback to calculate the LLR. Concerning configuration.
図12は、実施の形態5の誤り訂正復号装置を示す構成図である。図示の誤り訂正復号装置は、LLR算出器100と軟判定誤り訂正復号器120、メモリ104から構成され、また、LLR算出器100の内部には、3組の基準点ペア決定部115とLLR演算部133が設置されている。また、軟判定誤り訂正復号器120から3組の基準点ペア決定部115への誤り訂正復号途中結果がフィードバックされるように構成されている。
FIG. 12 is a configuration diagram illustrating the error correction decoding apparatus according to the fifth embodiment. The illustrated error correction decoding apparatus includes an
3組の基準点ペア決定部115は、フィードバックされた復号途中結果に基づいて基準点のペアを1組〜3組決定する(フィードバック以外に基づいたペアと合わせ、合計3組の基準点ペアを決定する)。例えば、非特許文献1の方法で決定する基準点ペアと、フィードバックを用いて非特許文献2の方法で決定する基準点ペアと、繰り返しの1回前におけるフィードバックを用いて非特許文献2の方法で決定する基準点ペアとで3組の基準点ペアを決定する。この場合、LLR演算部133におけるkビット目のLLR Lkの算出式は、背景技術で説明したL1,kとL2,k、および前回繰り返しにおけるL2,kをL’2,kとすれば、式(19)のようになる。この式(19)は、式(18)のuとvを、u=v=1/4としたものである。
The three sets of reference point
すなわち、LLR演算部133は、式(19)に示すように、各基準点ペアに対して算出した3つのLLRに対し、3組のうち最も受信信号点に近接した基準点ペアに対するLLRに2分の1を、その他2つのLLRに4分の1を掛けてから加算し、その加算した値に対して場合によっては0となる補正項を加算した値を、3組の基準点ペアに対するLLRとして演算する。ここで、式(19)において、Cが場合によっては0となる補正項に相当する。 That is, as shown in the equation (19), the LLR calculation unit 133 sets the LLR for the reference point pair closest to the reception signal point out of the three LLRs calculated for each reference point pair to 2 Add one of the other two LLRs multiplied by one-quarter and add a correction term that is 0 in some cases to the added value to obtain the LLR for three reference point pairs. Calculate as Here, in Equation (19), C corresponds to a correction term that is 0 in some cases.
当然のことながら、別の方法で決定した3組の基準点ペアで構成することも可能であり、例えば、復号途中結果に対応する送信シンボル点の近傍から、3組の基準点ペアを選び決定してもよい。 Of course, it is also possible to configure three reference point pairs determined by another method. For example, three reference point pairs are selected and determined from the vicinity of the transmission symbol point corresponding to the decoding result. May be.
LLR演算部133は実施の形態4のLLR演算部(図11)と同様の動作を行う。ただし、3組の基準点ペアのうちで最も受信信号点に近い基準点を1組判別してからでないと式(17)および式(18)は適用できない。ただし、予めそのような基準点ペアが判明している場合にはこの判別は必要なく、例えば3組の基準点ペア決定部115の動作において例として挙げた3組の基準点ペアを決定する場合にはこの判別は必要なく、式(19)によって算出することが可能である。非特許文献1の決定方法に選ばれる基準点ペアは、受信信号点に最も近いからである。
The LLR calculation unit 133 performs the same operation as the LLR calculation unit (FIG. 11) of the fourth embodiment. However, Expression (17) and Expression (18) can be applied only after one reference point closest to the reception signal point is identified among the three reference point pairs. However, when such a reference point pair is known in advance, this determination is not necessary. For example, when the three reference point pairs exemplified in the operation of the three reference point
本実施の形態は、実施の形態4とは異なり、フィードバックに基づきLLRの算出を何度も繰り返す。その繰り返しの途上において、式(17)および式(18)のu、w、Cを変化させ、異なる値を繰り返し回数に応じて使い分けることにより近似精度をより高めることもできる。 Unlike the fourth embodiment, the present embodiment repeats the calculation of the LLR many times based on feedback. In the course of the repetition, the approximation accuracy can be further improved by changing u, w, and C in Expression (17) and Expression (18) and using different values according to the number of repetitions.
軟判定誤り訂正復号器120は、実施の形態3の軟判定誤り訂正復号器120と同様の動作を行う。メモリ104はこれまでの実施の形態と同様に、各部の演算中間値や演算結果を保存する。
Soft decision
このように、実施の形態5では、理想的なLLR算出式である式(1)を、3組の基準点ペアを用いた近似式で近似することができ、1組ないし2組の基準点ペアを用いるよりも高い近似精度でLLRを算出することができる。さらに、高い近似精度で算出されたLLRにより、軟判定誤り訂正復号器の復号性能を向上することができる。 Thus, in the fifth embodiment, Formula (1), which is an ideal LLR calculation formula, can be approximated by an approximation formula using three sets of reference points, and one or two sets of reference points can be approximated. The LLR can be calculated with higher approximation accuracy than using the pair. Furthermore, the decoding performance of the soft decision error correction decoder can be improved by the LLR calculated with high approximation accuracy.
さらに、実施の形態5では、軟判定誤り訂正復号器120によって誤りの一部または全部が訂正されたビット列を基にして基準点を決定することができ、受信信号点だけから基準点を決定するのと比べ、より重要な基準点(送信機で送信されたビット列に近い基準点)を選び、決定することができる。その結果、算出されるLLRの近似精度を高めることができ、最終的に本構成から出力される誤り訂正復号結果である推定ビットのビット誤り率低減を行うことができる。
Further, in the fifth embodiment, the reference point can be determined based on the bit string in which part or all of the errors are corrected by the soft decision
以上説明したように、実施の形態5の誤り訂正復号装置によれば、LLR演算部は、各基準点ペアに対して算出した3つのLLRに対し、3組のうち最も受信信号点に近接した基準点ペアに対するLLRに2分の1を、その他2つのLLRに4分の1を掛けてから加算し、その加算した値に対して場合によっては0となる補正項を加算した値を、3組の基準点ペアに対するLLRとして演算するようにしたので、算出されるLLRの近似精度をさらに向上させることができる。 As described above, according to the error correction decoding apparatus of the fifth embodiment, the LLR calculation unit is closest to the reception signal point among the three sets of three LLRs calculated for each reference point pair. A value obtained by multiplying the LLR for the reference point pair by 1/2 and the other two LLRs by 1/4 and adding a correction term that is 0 in some cases to the added value is 3 Since the calculation is performed as the LLR for the pair of reference points, the approximation accuracy of the calculated LLR can be further improved.
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .
この発明に係るLLR算出器及び誤り訂正復号装置は、誤り訂正符号化されたビット列が多値変調方式によって変調されて送信された信号を受信する受信機のLLR算出器であって、LLR算出対象となるビットが0である送信シンボル点と1である送信シンボル点とを2つずつ選んで2組の基準点ペアを決定する基準点ペア決定部と、2組の基準点ペアそれぞれに対して算出した2つのLLRを、重み付けして加算し、その加算した値に対して場合によっては0となる補正項を加算した値を、2組の基準点ペアに対するLLRとして演算するLLR演算部とを備え、LLR算出対象となるビットが0である送信シンボル点と1である送信シンボル点とを2つずつ選んで2組の基準点ペアを決定し、2組の基準点ペアそれぞれに対して算出した2つのLLRを、重み付けして加算し、その加算した値に対して場合によっては0となる補正項を加算した値を、2組の基準点ペアに対するLLRとして演算するようにしたので、算出されるLLRの近似精度を向上させることができるので、通信システムの受信機が受信した受信信号点のシンボル座標から、送信ビットの信頼度を表すビットLLRを算出するLLR算出器及びこれを用いた誤り訂正復号装置に適用することができる。 An LLR calculator and an error correction decoding apparatus according to the present invention are an LLR calculator of a receiver that receives a signal obtained by modulating a bit string that has been subjected to error correction coding by a multi-level modulation method, and is an LLR calculation target A reference point pair determination unit that selects two transmission symbol points each having a bit of 0 and a transmission symbol point that is 1 to determine two reference point pairs, and for each of the two reference point pairs An LLR calculation unit that calculates the value obtained by adding the two calculated LLRs in a weighted manner and adding a correction term that is 0 in some cases to the added value as an LLR for two reference point pairs; 2 sets of two reference point pairs are selected by selecting two transmission symbol points whose LLR calculation target bit is 0 and two transmission symbol points being 1, and calculating each of the two reference point pairs. Shi The two LLRs are weighted and added, and the value obtained by adding a correction term that is 0 in some cases to the added value is calculated as the LLR for the two reference point pairs. Therefore, the LLR calculator for calculating the bit LLR representing the reliability of the transmission bit from the symbol coordinates of the reception signal point received by the receiver of the communication system, and the error using the LLR calculator can be improved. The present invention can be applied to a correction decoding apparatus.
100,200 LLR算出器、101,121 2組の基準点ペア決定部、102 受信信号点と基準点間の距離の2乗の差算出部(2乗の差算出部)、103,113,133 LLR演算部、104 メモリ、105,115 3組の基準点ペア決定部、110,120 軟判定誤り訂正復号器、210 LDPC復号器。 100, 200 LLR calculators, 101, 121 Two sets of reference point pair determination units, 102 A square difference calculation unit (square difference calculation unit) of received signal points and reference points, 103, 113, 133 LLR calculation unit, 104 memory, 105, 115 3 sets of reference point pair determination unit, 110, 120 soft decision error correction decoder, 210 LDPC decoder.
Claims (19)
LLR(対数尤度比)算出対象となるビットが0である送信シンボル点と1である送信シンボル点とを2つずつ選んで2組の基準点ペアを決定する基準点ペア決定部と、
前記2組の基準点ペアそれぞれに対して算出した2つのLLRを、重み付けして加算し、その加算した値に対して場合によっては0となる補正項を加算した値を、前記2組の基準点ペアに対するLLRとして演算するLLR演算部とを備えたことを特徴とするLLR算出器。 An LLR calculator of a receiver that receives a signal in which an error correction coded bit string is modulated by a multi-level modulation method and transmitted.
A reference point pair determining unit that selects two transmission symbol points each having a bit that is an LLR (logarithmic likelihood ratio) calculation target and a transmission symbol point that is 1 and determines two reference point pairs;
Two LLRs calculated for each of the two pairs of reference points are weighted and added, and a value obtained by adding a correction term that is 0 in some cases to the added value is used as the two sets of reference points. An LLR calculator comprising: an LLR calculation unit that calculates an LLR for a point pair.
LLR算出対象となるビットが0である送信シンボル点と1である送信シンボル点とを2つずつ選んで2組の基準点ペアを決定する基準点ペア決定部と、
受信信号点と対象ビットが同一の基準点の一方との距離の2乗と、前記受信信号点と対象ビットが同一の基準点の他方との距離の2乗の差を算出する2乗の差算出部と、
前記2乗の差算出部で算出した値を基準にして、予め設けられたLLR算出式を用いてLLRを演算するLLR演算部とを備えたことを特徴とするLLR算出器。 An LLR calculator of a receiver that receives a signal in which an error correction coded bit string is modulated by a multi-level modulation method and transmitted.
A reference point pair determination unit that selects two transmission symbol points each having a LLR calculation bit of 0 and a transmission symbol point of 1 to determine two reference point pairs;
A square difference that calculates the difference between the square of the distance between the received signal point and one of the reference points having the same target bit and the square of the distance between the received signal point and the other of the reference point having the same target bit. A calculation unit;
An LLR calculator, comprising: an LLR calculation unit that calculates an LLR using an LLR calculation formula provided in advance based on a value calculated by the square difference calculation unit.
受信信号点をr、2組の送信シンボルのkビット目が0の基準点をsj,sl、送信シンボルのkビット目が1の基準点をs’j,s’l、通信路のガウス雑音の標準偏差をσ、定数項をAとした場合、
下式を用いてk番目のビットのLLR演算を行うことを特徴とする請求項3記載のLLR算出器。
The LLR calculation unit
The received signal point is r, the reference point where the k bit of the two sets of transmission symbols is 0 is s j , s l , the reference point where the k bit of the transmission symbol is 1 is s ′ j , s ′ l , When the standard deviation of Gaussian noise is σ and the constant term is A,
4. The LLR calculator according to claim 3, wherein LLR calculation of the kth bit is performed using the following equation.
LLR算出対象となるビットが0である送信シンボル点と1である送信シンボル点とを3つずつ選んで3組の基準点ペアとする基準点ペア決定部と、
前記3組の基準点ペアそれぞれに対して算出した3つのLLRを、重み付けして加算し、その加算した値に対して場合によっては0となる補正項を加算した値を、前記3組の基準点ペアに対するLLRとして演算するLLR演算部とを備えたことを特徴とするLLR算出器。 An LLR calculator of a receiver that receives a signal in which an error correction coded bit string is modulated by a multi-level modulation method and transmitted.
A reference point pair determination unit that selects three transmission symbol points whose bit to be LLR calculation is 0 and three transmission symbol points that are 1 to make three reference point pairs;
The three LLRs calculated for each of the three reference point pairs are weighted and added, and a value obtained by adding a correction term that is 0 in some cases to the added value is added to the three sets of reference points. An LLR calculator comprising: an LLR calculation unit that calculates an LLR for a point pair.
各基準点ペアに対して算出した3つのLLRに対し、3組のうち最も受信信号点に近接した基準点ペアに対するLLRに2分の1を、その他2つのLLRに4分の1を掛けてから加算し、その加算した値に対して場合によっては0となる補正項を加算した値を、3組の基準点ペアに対するLLRとして演算することを特徴とする請求項5記載のLLR算出器。 The LLR calculation unit
For the three LLRs calculated for each reference point pair, multiply the LLR for the reference point pair closest to the received signal point in the three pairs by one-half, and multiply the other two LLRs by one-fourth 6. The LLR calculator according to claim 5, wherein a value obtained by adding a correction term that is zero in some cases to the added value is calculated as an LLR for three reference point pairs.
LLR算出対象となるビットが0である送信シンボル点と1である送信シンボル点とを4つ以上ずつ選んで複数組の基準点ペアとする基準点ペア決定部と、
前記複数組の基準点ペアそれぞれに対して算出したLLRを、重み付けして加算し、その加算した値に対して場合によっては0となる補正項を加算した値を、LLRとして演算するLLR演算部とを備えたことを特徴とするLLR算出器。 An LLR calculator of a receiver that receives a signal in which an error correction coded bit string is modulated by a multi-level modulation method and transmitted.
A reference point pair determining unit that selects four or more transmission symbol points whose bit to be LLR calculation is 0 and four transmission symbol points that are 1 to make a plurality of reference point pairs;
An LLR calculation unit that calculates, as an LLR, a value obtained by weighting and adding the LLR calculated for each of the plurality of reference point pairs, and adding a correction term that is 0 in some cases to the added value And an LLR calculator.
前記LLR算出器からのLLR算出結果に基づいて誤り訂正復号を行う軟判定誤り訂正復号器とを備え、
前記LLR算出器は、基準点ペアの少なくとも一部を前記軟判定誤り訂正復号器における誤り訂正復号途中結果に基づいて決定することを特徴とし、
前記一連のLLR算出処理ならびに誤り訂正復号処理を規定回数繰り返した後に前記軟判定誤り訂正復号器から最終的な復号結果を出力することを特徴とする誤り訂正復号装置。 An LLR calculator according to claim 1;
A soft decision error correction decoder for performing error correction decoding based on the LLR calculation result from the LLR calculator;
The LLR calculator determines at least a part of a reference point pair based on an error correction decoding intermediate result in the soft decision error correction decoder,
An error correction decoding apparatus characterized by outputting a final decoding result from the soft decision error correction decoder after repeating the series of LLR calculation processing and error correction decoding processing a predetermined number of times.
前記LLR算出器からのLLR算出結果に基づいて誤り訂正復号を行う軟判定誤り訂正復号器とを備え、
前記LLR算出器は、基準点ペアの少なくとも一部を前記軟判定誤り訂正復号器における誤り訂正復号途中結果に基づいて決定することを特徴とし、
前記一連のLLR算出処理ならびに誤り訂正復号処理を規定回数繰り返した後に前記軟判定誤り訂正復号器から最終的な復号結果を出力することを特徴とする誤り訂正復号装置。 An LLR calculator according to claim 3;
A soft decision error correction decoder for performing error correction decoding based on the LLR calculation result from the LLR calculator;
The LLR calculator determines at least a part of a reference point pair based on an error correction decoding intermediate result in the soft decision error correction decoder,
An error correction decoding apparatus characterized by outputting a final decoding result from the soft decision error correction decoder after repeating the series of LLR calculation processing and error correction decoding processing a predetermined number of times.
前記LLR算出器からのLLR算出結果に基づいて誤り訂正復号を行う軟判定誤り訂正復号器とを備え、
前記LLR算出器は、基準点ペアの少なくとも一部を前記軟判定誤り訂正復号器における誤り訂正復号途中結果に基づいて決定することを特徴とし、
前記一連のLLR算出処理ならびに誤り訂正復号処理を規定回数繰り返した後に前記軟判定誤り訂正復号器から最終的な復号結果を出力することを特徴とする誤り訂正復号装置。 An LLR calculator according to claim 5;
A soft decision error correction decoder for performing error correction decoding based on the LLR calculation result from the LLR calculator;
The LLR calculator determines at least a part of a reference point pair based on an error correction decoding intermediate result in the soft decision error correction decoder,
An error correction decoding apparatus characterized by outputting a final decoding result from the soft decision error correction decoder after repeating the series of LLR calculation processing and error correction decoding processing a predetermined number of times.
前記LLR算出器からのLLR算出結果に基づいて誤り訂正復号を行う軟判定誤り訂正復号器とを備え、
前記LLR算出器は、基準点ペアの少なくとも一部を前記軟判定誤り訂正復号器における誤り訂正復号途中結果に基づいて決定することを特徴とし、
前記一連のLLR算出処理ならびに誤り訂正復号処理を規定回数繰り返した後に前記軟判定誤り訂正復号器から最終的な復号結果を出力することを特徴とする誤り訂正復号装置。 An LLR calculator according to claim 7;
A soft decision error correction decoder for performing error correction decoding based on the LLR calculation result from the LLR calculator;
The LLR calculator determines at least a part of a reference point pair based on an error correction decoding intermediate result in the soft decision error correction decoder,
An error correction decoding apparatus characterized by outputting a final decoding result from the soft decision error correction decoder after repeating the series of LLR calculation processing and error correction decoding processing a predetermined number of times.
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